Главная страница  Индикаторы миллиметровых волн 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [ 14 ] [15] [16] [17] [18] [19]

Так как элементы связи волноводов со:вершенно одинаковы и амплитуды волн, возбуждаемых- ими во вспомогательном волноводе, равны, теоретически внутри эгого волновода будет только одни волна, распространяющаяся в направлении открытого конца волновода. Амплитуда ее пропорциональна амплитуде волны в основном волноводе.

Таким же образом отраженная волна, распространяющаяся в основном волноводе от нагрузки к генератору (в обратном направлении), во вспомогательном волноводе возбудит только волну, распространяющуюся от элементов связи к поглощающей нагрузке. Эта волна полностью поглотится и, следовательно, не будет зарегистрирована на открытом конце вспомогательного волновода. (Практически направленные ответвители не дают полного уничтожения волны, распространяющейся в обратном направлении)-

Направленные ответвители характеризуются следующими основными параметрами:

1. Рабочим диапазоном частот.

2. Переходным ослаблением (затуханием). Под переходным ослаблением понимают отношение мощностей, распространяющихся в основном и во вспомогательном трактах; выражается оно обычно в децибелах.

10,g

(4.91

где Pq - мощность в основном тракте:

Рв - мощность во вспомогательном тракте.

3. Направленностью. Под направленностью понимают oth(i-шение мощностей на выходе вспомогательного волновода при прямом и обратном направлении распространения волны в основном волноводе. Выражается она также в децибела.\.

4. К. с. в. н. При измерении к. с. в, н, направленного ответ-вителя. он одним концом ochobiiojo волЕЮвода присоединяется к прибору, измеряющему к. с в, н.. а другой конец основного волновода и свободный коней вспомогательного волновода нагружаются на согласованные нагрузки. Таким образом, величина к. с. в. н. направленного отвствителя характеризует искажения поля в основногт волноводе из-за наличия элементов связи

5. Максимальной величипоГ) мощности, передаваемо!! основным волноводом направленного ответвителя. Дето в том, что наличие эле.ментов свя.зи снижает электрическую прочность волновода. Это обстоятельство с\шестБенно, если направленный ответ-витель включается в тракт мощного передатчика.

Описанная выше конструкция направленного ответвителя применяется на миллиметровом диапазоне волн сравнительно редко, так как не обеспечивает хороших параметров при работе в широкой полосе частот

Иногда применяется направленный ответвитель с одним отверстием связи. Он состой 1 из двух волноводов, прилегающих дру к другу широкими cTopoHa:ii4, в которых п.меется <5бшеё от перстне, создающее связь между волноводами. Так как отверстие расположено в середине широкой стенки волновода, оно возбуждается одновременно нормальной составляюидей электрического поля и поперечной слс1.":г"1яюшсй магнитного поля.

от HtifXimoa:


Рис. б4. Схема устройства направленного ответвителя с одним отверстием связи.

Для достижения равенства величины электрической и магнитной связи один из волноводов повернут относи1Сльно другого как показано на рис. 64.


Рис.65 Внешний вид направ leHHoro ответвителя с элеченюч связи

в Виде решетки.

При равенстве связей фазовые соотношения межд\ волнами, возбуждаемыми обоими компонентами ноля, таковы, что во вспомогательном волноводе энергия распространяется только в одном направлении.

При срав.рштсльно небольших переходных ослаблениях применяются ответвители с элементом связи в виде длинного окна в общей ysKoii стенке, перегороженного решеткой из перпендикуля*)-.но расположенных стерженьков (рис. 65).



Современные широкопа,1осные направленные ответвители миллиметрового диапазона волн при переходных ослаблениях порядка 830 дб имеют направленность 18-25 дб и к. с. в. н. порядка 1,1--1,2. Узконолосные ответвители могут быть выполнены с направленностью до 30-40 дб

Существуют ответвители с меньпгим переходным ослаблением- до 3 56 и ответвители с переменным переходным ослаблением, однако последний тип ответвителей пока на миллиметровых волнах не применяется.

Все направленные ответвители градуируются (для определения величины переходного ослабления) теми же методами, что и фиксированные ослабители. Несмотря на то, что направленные ответвители по сути дела всегда репгают одну и ту же задачу- ответвляют некоторую часть мощности волны, распространяющейся в определенном направлении по основному волноводиом\ тракту во вспомогательный тракт, их применение весьма многообразно.

Рис. 66. Смешение двух сигналов с помошью направленного ответвителя.

/ Генератор jN? 1. 2. Генератор .4; 2. 3. Нэгр\зкэ.

1. С помощью направленного ответвителя отбирается часть сигнала для контроля его частоты, мощности и т. п. То есть с помощью направленного ответвителя любой частотомер и измеритель мощности поглощающего типа может бьг]ъ использован в качестве прибора, измеряющего проходящий сигнал (при одновременном смещении пределов измерителя мощности в сторону измерения больших мощностей).

2. С помощью направленного ответвителя можно решить и обратную задачу, подать в основной тракт дополнительный сигнал, осуществив таки.м образом смешение двух сигналов и одновременно избежав влияния источника друг на друга (рис, 66).

3- Можно осуществить анализ сигнала, проходящего по тракту, определив, например, наличие и уровень отраженного сигнала, распространяющегося в сторону генератора.

На этом принципе построены, например, некоторые импело-метры, представляющие собой два направленных ответвителя, включенных «навстречу» друг другу и регистрирующих; один-

амплитуду основной волны, другой-амплитуду отраженной. По отношению этих амплитуд и определяется величина к. с. в- н. Блок-схема такого импедометра показана на рис. 67. Он позволяет вычислить значение к. с. в. н. в тракте с погрешностью около ± 10%.

Рис. 67. Cie.Ma устройства нмпе.зометра.

/. Генерятор. Г. Нагрузка, 3. Огветнитель, индицирующий прямую волну. 4. Огретвитель, индицирующий ираженную волну. 5. Ослабители лля определения отношения сигналов мeтoдovf их уравнивания на выхоае, 6. Но.1Ь-11Нликатир.

§ 3. Волноводные тройники как делители мощности

Волноводные тройники, имеющие широкое применение в технике сверхвысоких частот, могут быть применены и в качестве делителей мощности.


Рнс. 68. Схема устройства волноводиого тройника,

Их действие основано на тон, что если мощность подается в

плечо / (рис 68), то она распределяется между плечами 2 н 3. Если их полные сопротивления одинаковы, мощность делится точно пополам. Таким образом, тройник эквивалентен направленному ответвителю с переходным ослаблением 3 дб.



Волноводные тройники имеют больнгой к. с. в. н., доходящий до 2-3, поэтому они применяются в комплексе с согласующими устройствами. Тройники миллиметрового диапазона волн выполняются, как правило, фрезерованными из двух кусков металла, соединенных винтами или пайкой.

§ 4. Методы градуировки ослабителей н направленных

ответеителей

Для градуировки рабочих ослабителей чаще всего применяется ме10д замещения на сверхвысокой частоте, блок-схема которого показана на рис. 69.

Рис. 69 Блок-схема для градуировки ослабителей методам замещения.

При град\ировке этим методом в тракт с. в. ч. включают rejcv ратор 1, согласующую развязку 2, последовательно два ослабителя-образновый 3 и градуируемый 4, нагруженные на индикатор 6 (5 - детекторная секция!. Затухание обоих ослабителей всегда регулируется так, что сумма затуханий в тракте остается постоянной. Пределы измерения этим методом довольно велики и достигают 5060 дб. Недостатком метода является необходимость иметь заранее проградуированный каким-либо другим методом образцовый ослабитель. Точность градуировки этим методом в основном определяется точностью градуировки образцового ослабителя и следующими дополнительными погрещностя-ми самого метода:

1. Стучайно!) погрешностью индикатора постоянного уровня из-за вариаций и неточности отсчета- Эта погрешность ие зависит от рабочего диапазона частот н для прибора класса 1.0 в качестве 1шдикатора обычно приблизительно равна хО.ОЗ 0,04 дб.

2. Систематической погоешпостью вследствие рассогласования, для определения которой необходимы измерения к. с в, н. всех эле.ментов волноводного такта.

3 Случайной погрешностью из-за непостоянства уровня с.в.ч. сигнала. Величина этой погпешности обычно лежит в пределах ±0,01 : 0.02 дб.

Колебания частоты генератора, не превышающие соответ-зстующкх колебаний частстьг, при которых граду:1рО(вался сбоаз-цовый ослаб!-,тсль, не вызывают сушественнсй дополнительной погрешности, так как она уже учтена при определении погрешности этого ослабителя.

При реально достижимых величинах к. с. в, и. суммарная

дополнительная погрешность .метода может ке превышать hOS н-0,1 дб.

Для определения начального ослабления переменных ослабителей, а также для градуировки фиксированных ослабителей градуировка ведется так; сначала градуируемый ослабитель исключается из тракта и регистрируются показания индикатора. Затем градуируемый ослабитель, установленный на минимальное затухание, включается в тракт и определяется его начальное затухание (а для фиксированного ослабителя-полное затухание). Дальнейшая градуировка производится обычным порядком

Направленные ответпители градуируются как фиксированные ослабители: к выходу основного волновода подключается согласованная нагрузка, вход основного волновода подключается к выходу образцового ослабителя, к выходу вспомогательного волновода подключается индикаторная часть тракта.

/ -2-5 =ib4 -

73-9

Рис. 70. Блок-схема супергетеродинкого метода градуировки сслаби1елей.

]. Ге[1ерат-р, 2. Oracv ющая рвзвязк; . 3. Грэауир\емый ослабитель. 4. Линейный смесите 1ь 5. Гетеродин, 6. Образиовыя ослабитель в тсакте ироежуточнсй частоты. 7 Ус*ли:е-ь про межуточной частоты. 8. Детектор. 9. Инд! катор.

Для градуировки образцовых ослабителей наиболее широко применяются два метода; супергетеродинный и метод квадратичного детектора (болометра). Сущность супергетеродинного метода заключается в сравнении затухания, вносимого градуируемым ослабителем в тракте, б.ч., с затуханием, .вносимым образцовым ослабителем в тракт промежуточной частоты образцовой установки, блок-схема которой дана на рис, 70.

В качестве элемента, преобразующего колебания сверхвысокой частоты в колебания промежуточной частоты, применяется линейный смеситель. Этот метод наиболее универсален, так как позволяет при работе в очень широком диапазоне частот пользоваться одним и те.м же сбоазпозы.м ос .бителе.м. Предел! измеряемых затуханий весьма значительны. В трехсантиметровом диапазоне они достигают 100-120 дб, в ми.ллиметровом диапазоне- 60->-70 дб. Этот метод обычно обеспечивает точность градуировки порядка 1% от величины затухания в децибелах.

Сущность метода квадратичного детектора, блок-схема установки для которсго показана на рис. /1, заключается в сравнении затухания, вносимого градуируемым ослабителем в тракт С.В.ч., с коэффициентом деления делителя, стоящего в тракте ин-




[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [ 14 ] [15] [16] [17] [18] [19]

0.0144